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1、第九章 生物碱,Alkaloids,生物碱的概念及其在植物界中分布规律。 生物碱的主要物理化学性质， 碱性强弱的影响因素及判断方法、 游离碱及盐在溶解度方面的差别、氮原子的氧化过程及C-N键的裂解反应。 生物碱的提取分离方法原理。 利用碱性差异或盐的溶解度差异采用pH梯度萃取、分步沉淀或离子交换色谱进行分离的方法。 UV、 IR光谱特征对推测分子骨架、官能团的重要意义。生物碱的NMR特征因骨架类型不同所具有的较大差异。,基本内容,基本要求,掌握生物碱的结构分类及碱性大小影响因素，并会应用；生物碱的鉴别方法和离子交换色谱原理； 熟悉生物碱成盐过程特点。 了解生物碱的结构鉴定方法。,第9章 生物碱
2、,生物碱概述,生物碱的分布,生物碱的分类,生物碱的性质,生物碱的提取和分离,生物碱的结构鉴定,生物碱的提取分离实例,一、生物碱概述,十九世纪德国学者F.W.Sertrner从鸦片中分离出吗啡碱(morphine) 现从自然界中分离得到约10000种 全国医药产品大全中收载的药物及其制剂达六十余种 植物中存在的生物碱大多有明显的生理活性如：,鸦片中的吗啡镇痛作用 麻黄中的麻黄碱止喘作用 长春花中的长春碱抗癌活性 黄连中的小檗碱抗菌消炎作用 山莨菪碱抗中毒性休克作用 生物碱化学结构的研究为合成药物提供了线索，如：,一、生物碱概述,莨菪lng dng 天仙子即茛菪。藏语称“茛菪泽”。一年或二年生草本
3、植物。生于林边、田野、路旁等处，有少量栽培。干燥的成熟种子可入药，于夏、秋间采摘炮制。其性温，味苦辛，入心、胃、肝三经，有毒，具有定痫、止痛的功效，常用于治疗癫狂、风痹厥痛、喘咳、胃痛、久痢、脱肛、痈肿、恶疮等症。,植物古柯中的有效成分古柯碱（cocaine）虽有很强的局部麻醉作用，但是毒性较大，久用易成瘾,普鲁卡因 procaine (合成品)局麻药,古柯碱 cocaine （可卡因）,一、生物碱概述,鸦片又称“阿片”，俗称“大烟”、“鸦片烟”、“烟土”等，是英文名Opium的音译，来自于鸦片罂粟。鸦片有生鸦片和熟鸦片之分。 鸦片罂粟是两年生草本植物。鸦片内含有30多种生物碱，其中主要含吗啡
4、，含量为10-15%，此外还含有少量的罂粟碱(约1%)、可待因(约1%)、蒂巴因(约0.2%)及那可汀(约3%)等。,植物中的生物碱,草麻黄,木贼麻黄,中麻黄,麻黄,麻黄为麻黄科草麻黄、木贼麻黄、麻黄、中麻黄的干燥草质茎，分布在我国北方干旱地区。麻黄作为一种传统中药材，至今已有四千多年的应用历史。麻黄中含有一种叫麻黄素的生物碱有显著的中枢兴奋作用，长期使用可引起病态嗜好及耐受性，被纳入我国二类精神药物品进行管制。,麻黄素是制造冰毒的前体，冰毒是国际上滥用最严重的中枢兴奋剂之一。冰毒即甲基苯丙胺，又称甲基安非他明、去氧麻黄素，为纯白色晶体，晶莹剔透，外观似冰，俗称“冰毒”。,长春花，又名日日春、
5、天天开等，夹竹桃科植物。原产西印度，早在宋代以前就传入我国。,长春花不仅姿态忧美，花期特长，还是一种防治癌症的良药。据现代科学研究，长春花中含55种生物碱。其中长春碱和长春新碱对治疗绒癌等恶性神瘤、淋巴肉瘤及儿童急性白血病等都有一定疗效，是目前国际上应用最多的抗癌植物药源。,黄连是著名的中药，神农本草经列之为上品。根茎味极苦，苦味在于它所含多种生物碱，主要为小檗碱，其次为甲基黄连碱、雅托碱等。黄连素是小檗碱的盐酸盐，它对痢疾志贺氏菌、金黄色葡萄球菌、伤寒沙门氏菌、霍乱弧菌等许多病菌都有抑制作用。通常制成片剂或针剂，对菌痢有显著疗效。,黄连生活条件要求较高，生长慢，产量少，因此难以满足市场需要。
6、现已发现小檗科小檗属许多植物的根、茎中亦含有大量小檗碱，如黄栌木、豪猪刺、安徽小檗、庐山小檗等，它们可代替黄连，提取小檗碱，制造黄连素。,毛莨科植物黄连的根茎。 根茎多集聚成簇，形如鸡爪 ，又称鸡爪黄连。,颠茄含颠茄生物碱，主要有效成分为莨菪碱(Hyoscyamine)，此外还有微量东莨菪碱等。一般制成颠茄膏、颠茄酊等制剂服用。有解除平滑肌痉挛、镇痛、抑制腺体分泌、扩大瞳孔等功效。主要用于治疗胃及十二指肠溃疡病，肠胃道、肾胆绞痛等。,颠茄，俗名“野山茄”，为茄科，颠茄属多年生草本植物，全草入药。 原产欧洲地中海地区和小亚细亚，20世纪30年代引入我国。,生物碱 一般是指存在于植物体内的一类含氮
7、有机化合物（蛋白质、氨基酸、肽类以及维生素B 等除外）。 含负氧化态氮原子，存在于生物有机体中的非初级代谢产物的一类化合物。 绝大多数生物碱的英文名称均以-ine结尾。,一、生物碱概述,（含N有机化合物的总称）,1.多数由C、H、 O、N组成。,2. 多在环上，少数在环外。,3. 大多具碱性，可与酸成盐。,4. 多具显著的生理活性。,生物碱的含义和特点,结构中至少含有一个氮原子 ， 一般不包括分子量大于1500的肽类 具有碱性和中性 氮原子源于氨基酸或嘌呤母核或甾体与萜类的氨基化 排除上述简单定义中所有例外的化合物。,共识生物碱至少应具备以下几个特点,命名规则 1. 类型的命名 基核的化学结构
8、，如吡啶、喹啉、萜类等； 以来源植物命名，如石蒜科生物碱等。 2.单体成分的命名 以植物来源的属、种的名称命名；如 一叶萩碱 也有以生理活性或药效命名，如：吗啡(使睡眠) 以人名命名的；如：pelletierine,分类方法 1.按植物来源分类； 如：石蒜生物碱，长春花生物碱； 2.按化学结构分类； 如：异喹啉生物碱、甾体生物碱； 3.按生源结合化学分类； 如：来源于鸟氨酸的吡咯生物碱。,1.游离碱：碱性极弱，以游离碱的形式存在。 2.成 盐：有机酸有：柠檬酸、酒石酸等；特殊的酸类：乌头酸、绿原酸等无机酸：硫酸、盐酸等。 3.苷 类：以苷的形式存在于植物中； 4.N-氧化物：植物体中的氮氧化物
9、约一百余种。 5.氮杂缩醛类： 6.酯 类：多种吲哚类生物碱分子中的羧基，常以甲酯形式存在。,存在形式,羧酸中的羟基被氨基（或胺基）取代而生成的化合物，也可看成是氨（或胺）的氢被酰基取代的衍生物。,含有R-COOR 酯基的物质叫做酯类物质 R R可以相同也可以不同,生物碱概述,生物碱的分布,生物碱的分类,生物碱的性质,生物碱的提取和分离,生物碱的结构鉴定,生物碱的提取分离实例,第9章 生物碱,主要分布于植物界，在动物中发现得很少。,双子叶植物：小檗科，毛茛科，木兰科，防己科， 罂粟科， 芸香科 裸子植物： 红豆杉属，松属，云杉属，三尖杉 属，麻黄属 单子叶植物：石蒜科，百部科，百合科,二、生物
10、碱的分布,动物界也有存在，但种类少。,肾上腺素,蟾酥碱,二、生物碱的分布,蟾蜍毒汁中的色胺,海绵中含溴的生物碱，具有很强的细胞毒作用,二、生物碱的分布,海绵动物是怎样获得食物的呢？它的捕食方法十分奇特，是用一种滤食方式。单体海绵很像一个花瓶，瓶壁上的每一个小孔都是一张“嘴巴”。海绵动物通过不断振动体壁的鞭毛，使含有食饵的海水不断从这些小孔渗入瓶腔，进入体内。,生物碱的分布,（1）在系统发育较低级的类群（如藻类、菌类、 地衣类、蕨类植物等）中，生物碱分布较少 或无； （2）生物碱集中地分布在系统发育较高级的植物 类群（裸子植物、尤其是被子植物）中； （3）生物碱极少与萜类和挥发油共存于同一植物
11、类群中； （4）越是特殊类型的生物碱，其分布的植物类群 （5）含生物碱的植物中很少只含有一种生物碱、多数是数种或数十种生物碱共存。生物碱在植物体的各种器官和组织中均有可能存在，对于某一植物通常主要富集在某一器官就越窄。,生物碱的生物合成,生物合成的研究表明存在于植物界的上万种生物碱，仅来源于有限的前体氨基酸、甲戊二羟酸和醋酸酯等。与生物碱生物合成有关的主要氨基酸有鸟氨酸、脯氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸、邻氨基苯甲酸、组氨酸和烟酸等。,生物碱的生物合成,生物碱的生物合成涉及环合反应、C-N键和C-C键的裂解反应以及某些重排、取代基的形成、增减、消除、转化等。 生物碱骨架类型的形成与转化
12、的生物化学本质是生物体在其本身存在的酶的参与下所发生的C-C键、C-N键、C-O键的形成与裂解。,生物碱概述,生物碱的分布,生物碱的分类,生物碱的性质,生物碱的提取和分离,生物碱的结构鉴定,生物碱的提取分离实例,第9章 生物碱,按植物来源分类 如长春花生物碱、石蒜生物碱等）,按生源结合化学骨架分类 基于生物碱合成前体物的来源,按化学骨架分类（本教材选用） 按含基核类型：如吲哚、喹啉等 按整个母核类型：如萜类、甾类等,分类方法,三、生物碱的分类,结构特点,氮原子不结合在环内的一类生物碱。,三、生物碱的分类,（一）有机胺类生物碱,1. 代表化合物麻黄碱、伪麻黄碱,互为立体异构体，区别在于C1的构型
13、不同。,麻黄碱 R=H, R=CH3 伪麻黄碱 (ephedrine) （pseudoephedrine）,三、生物碱的分类,2. 代表化合物 秋水仙碱,秋水仙碱(colchicine),秋水仙胺(colchamine),抑制有丝分裂，毒性大,与秋水仙碱作用相同， 毒性为其1/301/40。,三、生物碱的分类,秋水仙酰胺,(秋裂胺，colchicinamide),三、生物碱的分类,1.简单吡咯烷类,2.双稠吡咯烷类,3.吡咯里西定类,（二）吡咯烷类,红古豆碱 (cuscohygrine),野百合碱 (monocrotaline),一叶萩碱 (securinine ),三、生物碱的分类,吡咯衍生
14、物 简单的吡咯衍生物,红古豆碱 cuscohygrine,红古豆苦杏仁酸酯,（无活性）,（有活性）,似阿托品药物 的散瞳等作用,散瞳是在应用药物使眼睛的睫状肌完全麻痹，使之失去调节作用的情况下进行的验光。这主要是因为青少年眼睛的调节力较强，验光时如果不散大瞳孔，睫状肌的调节作用可使晶状体变凸，屈光力增强，不能把调节性近视即所谓假性近视成分除去，而影响结果的准确性。所以青少年近视患者，散瞳验光是很有必要的。,吡咯衍生物,野百合碱 monocrotaline,（有抗癌活性）,吡咯里西啶,吡咯里西啶（pyrrolizidine）衍生物,三、 哌啶类生物碱 吡啶 哌啶 吲哚里西啶 喹诺里西啶,吡啶衍生
15、物 由吡啶或六氢吡啶衍生的生物碱。 分：简单吡啶衍生物、喹诺里西啶（quinolizidine）,三、生物碱的分类,吡啶类生物碱,结构新颖的胆碱酯酶抑制剂。最初被用于重症肌无力和小儿麻痹症，1996年被成功开发为治疗老年性痴呆的新药。,石杉碱甲(huperzine A),三、生物碱的分类,吡啶衍生物,actinidine,ricinine,cytisine,三、生物碱的分类,吲哚里西啶（indolizidine）衍生物,吲哚里西啶 indolizidine,一叶萩碱 securinine,吲哚是吡咯与苯并联的化合物,一叶秋,苦参碱 氧化苦参碱 matrine oxymatrine,三、生物碱的
16、分类,喹诺里西啶生物碱数目不多，中药苦参中大 多属于此类,（四）托品类生物碱,阿托品(atropine) R=H （dl） 莨菪碱(hyoscyamine) R=H （l） 山莨菪碱(anisodamine) R=OH,东莨菪碱 (scopolamine),樟柳碱 (anisodine),三、生物碱的分类,由吡咯啶和哌啶骈合而成的杂环。,曼陀罗,莨菪烷（tropane）衍生物 由吡咯啶和哌啶骈合而成的杂环。 分：颠茄生物碱（belladonna alkaloids） 如：莨菪碱 古柯生物碱（coca alkaloids） 如：古柯碱,颠茄,古柯生物碱（coca alkaloids）,爱康宁 ecgonine,古柯碱 cocaine,奎宁（金鸡纳树皮中的抗疟有效成分，含量
